本书重点介绍光纤通信的基本原理，是一本基础性教材。全书共分9章，前4章为

基础篇，介绍光和光电子的基础知识、理想的传输介质——光纤、各种常用的无源器

件和有源器件的基本原理； 后5章为系统、网络及应用篇，介绍典型的光纤通信系统

的构成、特点和应用。参考学时为70学时。

    本书注重基础理论与概念、技术应用与操作，以及指标要求的介绍，内容上避繁

求明，深入浅出，通俗易懂。通过对核心技术的深入阐述，使读者能迅速了解光纤通

信的技术主体。本书在每章前、后分别设有内容提要、小结和习题与思考题。书后的

附录中列出了光通信专业缩略语。

    本书可作为高职高专通信、光电子、电子、信息工程专业的教材，也可供应用型

本科、电大、函大及自考等相关专业的学生选用，还可作为相关专业技术人员的参考

书。

    光纤通信自问世以来就以它自身的优越性以及其他相关学科的支持，成为现代通信网络中传输信息的最佳选择。光纤通信是信息社会的支柱，是“信息高速公路”的骨干网，是用户的接入网，也是通信系统发展的主体。光纤通信技术在20多年中发展迅速，越来越引起人们的兴趣，受到普遍关注。

    本书共分9章两个部分。第一部分为基础篇，涉及前4章的内容。第1章是绪论，介绍光纤通信的概念、光信号的频谱、光纤通信的优点及光波技术基础； 第2章介绍光纤与光缆的结构与简单的制造工艺、光纤传输特性，以及光纤中的光学现象； 第3章介绍构成光纤通信系统的无源器件，如光纤连接器、波分复用器、光开关、光滤波器等； 第4章阐述半导体的发光机理，介绍LD和LED发光器件的基本工作原理以及两种常用的光检测器，同时阐述光迁通信中的另一个重要器件——光放大器，以EDFA为例介绍其工作原理。第二部分为系统、网络及应用篇，涉及后5章的内容。第5章着重介绍IMDD光纤通信系统的构成、特点和应用； 第6章详细阐述SDH体制所涉及的各种复用技术； 第7章对SDH光同步数字传送网的组成结构、特点和应用所涉及的技术作深入、详细的阐述； 第8章介绍光传输设备的结构和功能，以及维护、安装与调试事项(可作为选学内容)； 第9章介绍常用的光纤通信仪表，如光功率计、光衰减器、波长测试仪、OTDR、光谱分析仪、误码分析仪、抖动分析仪和数字传输分析仪等的工作原理及测试。

    本书有以下几个特点。

(1) 侧重物理概念的阐述，力求通俗易懂，尤其是在介绍光纤导光原理中涉及波动理论方面的知识以及激光原理中有关原子能级的概念时，尽量避免过多的数学描述，而采用形象的物理感性描述。

(2) 在光纤及其相关器件的介绍中加入实际的产品图片，以代替烦琐的文字描述，使学生能在比较经济的教学条件下获得尽可能多的感性认识。

(3) 通过介绍光纤通信系统的组成，使学生建立起光纤传输体系的整体框架概念，为进一步学习光纤通信系统相关设备的技术奠定基础。

(4) 学生在学习这门课程之前，对于光纤通信及相关的常用仪器等方面的知识几乎是空白的。通过本书对光纤通信常用测量仪表的工作原理及测试的介绍，学生将对光纤通信仪器有基本的认知。

    本书由强世锦组织编写，其中第1章和第4章由强世锦编写，第2章和第3章由黄艳华编写，第5章由李方健编写，第6章和第7章由李方健和强世锦共同完成，第8章和第9章由何川编写。全书由强世锦完成统稿和定稿。

本书能够编写完成，在于编写组成员齐心协力、团结互助，大家孜孜不倦、不厌其烦地反复修改，为此深感欣慰。另外，由衷地感谢清华大学出版社的编辑，他们本着严谨的治学态度，对书稿给予了中肯的意见，为我们提供了极大的支持和帮助，使本书终于顺利完稿。由于编者水平有限，书中不妥之处在所难免，恳请广大读者批评指正。

编者

2010年8月

第1章绪论

1.1光纤通信的发展概况

1.2光纤通信的特点

1.3光纤通信系统及相关技术产品

1.3.1光纤通信系统的组成

1.3.2光纤通信技术涉及的产品

1.4光的基础知识

1.4.1光的本质

1.4.2原子、电子及其他

1.4.3光的反射与折射

1.4.4波的干涉

1.4.5波的衍射和散射

小结

习题与思考题

第2章光纤

2.1光纤与光缆

2.1.1光纤的结构

2.1.2光纤的主要成分

2.1.3光纤的分类

2.1.4光缆的结构

2.2光纤的导光原理与传播特性

2.2.1光纤的导光原理

2.2.2光的偏振

2.2.3光的色散

2.3多模光纤和单模光纤

2.3.1模的概念

2.3.2多模光纤中的模式数目

2.3.3单模光纤的截止波长

2.3.4偏振模

2.3.5模场直径

2.4光纤的传输特性

2.4.1光纤的损耗特性

2.4.2光纤的色散特性

2.4.3光纤的带宽和冲激响应

2.4.4光纤的非线性效应

2.5光纤的选用

小结

习题与思考题

第3章光纤通信中的无源器件

3.1光纤的连接与耦合

3.1.1光纤连接器

3.1.2接头

3.1.3光纤耦合器

3.2光损耗器

3.3光纤光栅

3.4光滤波器

3.4.1法布里—珀罗滤波器

3.4.2马赫—曾德尔滤波器

3.5WDM合波器/分波器

3.5.1多层介质薄膜

3.5.2熔拉双锥型

3.5.3光纤光栅型

3.6光隔离器和光环形器

3.7光开关

小结

习题与思考题

第4章光纤通信中的有源器件

4.1半导体的发光机理

4.1.1晶体能级、能带及其他

4.1.2光与物质的相互作用

4.1.3粒子数的反转分布

4.2半导体光源

4.2.1发光二极管

4.2.2激光二极管

4.2.3DFB和DBR半导体激光器

4.2.4半导体光源的一般性能和应用

4.3光源的调制

4.3.1光源的内调制

4.3.2光源的外调制

4.4半导体光检测

4.4.1光电效应和光检测原理

4.4.2PIN光电二极管

4.4.3雪崩光电二极管（APD）

4.4.4光检测器的比较

4.5光放大器

4.5.1EDFA的工作原理

4.5.2掺铒光纤放大器的特性

4.5.3掺铒光纤放大器的优点和应用

4.6波分复用技术

4.6.1波分复用的概念

4.6.2WDM系统的基本形式

4.6.3光波分复用器的性能参数

4.6.4WDM系统的基本结构

小结

习题与思考题

第5章光纤通信系统

5.1光发射机

5.1.1要求

5.1.2光发送机的基本组成

5.2光接收机

5.2.1光接收机的基本组成

5.2.2光接收机的主要指标

5.3光中继器

5.3.1光—电—光中继器

5.3.2全光中继器

5.4线路编码

5.4.1加扰二进制码

5.4.2mBnB码

5.4.3插入比特码

小结

习题与思考题

第6章SDH复用原理

6.1SDH的产生和特点

6.1.1SDH的技术特点

6.1.2SDH存在的问题

6.2SDH信号的帧结构和复用步骤

6.2.1SDH信号——STMN的帧结构

6.2.2SDH的复用结构和步骤

6.2.3映射、定位和复用的概念

6.3开销和指针

6.3.1开销

6.3.2指针

小结

习题与思考题

第7章SDH传送网

7.1SDH网元设备

7.1.1SDH设备的逻辑功能块

7.1.2SDH网络的常见网元

7.2SDH网络结构和网络保护机理

7.2.1基本的网络拓扑结构

7.2.2链网和自愈环

7.2.3SDH网络的整体层次结构

7.3标准化的物理接口

7.3.1SDH的电接口

7.3.2光接口分类

7.4定时与同步

7.4.1同步方式

7.4.2主从同步网中从时钟的工作模式

7.4.3SDH的引入对网同步的要求

7.4.4SDH网的同步方式

7.4.5S1字节和SDH网络时钟保护倒换原理

7.5传输性能

7.5.1误码性能

7.5.2抖动性能

7.5.3漂移性能

小结

习题与思考题

第8章光传输系统的操作与维护

8.1SDH光传输设备系统结构

8.2SDH的硬件系统

8.2.1系统功能框图

8.2.2硬件单板联系

8.2.3单板结构排列图

8.3SDH的网管系统

8.3.1网管软件层次结构

8.3.2网管的组网方式

8.3.3网管的运行环境

8.4SDH网管系统的功能

8.4.1系统管理

8.4.2配置管理

8.4.3告警管理

8.4.4性能管理

8.4.5安全管理

8.4.6维护管理

8.5SDH设备的安装、调试流程

8.5.1安装准备

8.5.2硬件安装

8.5.3软件安装

8.5.4单点调试流程

8.5.5系统联调

8.6SDH设备调测

8.6.1系统调测流程

8.6.2配置并连接网元

8.6.3光口测试

8.6.4电接口测试

8.6.5抖动测试

8.6.6时钟性能测试

8.6.7设备自环测试

8.6.8连通光路

8.6.9公务电话和业务检查

8.6.10保护功能和同步检查

8.6.11性能及网管功能检查

小结

习题与思考题

第9章光纤通信常用仪表及应用

9.1光时域反射仪（OTDR）

9.1.1OTDR的工作原理

9.1.2OTDR的使用方法

9.2光功率计的使用

9.2.1光功率计简介

9.2.2光功率计的使用

9.3误码测试仪及系统误码性能测试

9.3.1误码测试仪简介

9.3.2系统误码性能测试

9.3.3光端机灵敏度性能测试

9.4数字传输分析仪及应用

9.4.1SDH/PDH传输分析仪简介

9.4.2SDH/PDH传输分析仪的抖动测试

9.4.3SDH/PDH传输分析仪的其他运用

小结

习题与思考题

附录专用词汇及缩略语

参考文献